JP2008122222A - 衝突防止装置 - Google Patents

Abstract

【課題】移動する装置が高速で動く場合であっても、移動する装置の筐体に発生する歪みによる影響が移動する装置内の機器に及びにくい衝突防止装置を提供することにある。
【解決手段】移動対象装置（３次元形状測定装置）３０を移動手段によってＸ，Ｙ，Ｚ方向に移動させる装置に用いられる衝突防止装置において、移動対象装置３０内のフレーム３４を覆う筐体３２と、測定対象物との衝突により筐体３２に生じた歪みを検出する歪みセンサ３６と、歪みセンサ３６が検出した歪みが所定以上になった場合に移動手段を停止させる制御手段とを備え、筐体３２とフレーム３４とが、移動手段の機構部である接続ロッド２８で接続されている。
【選択図】図２

Description

本発明は、移動箇所を有する装置における移動箇所の衝突を防止するための衝突防止装置に関する。

従来より、装置の一部に移動手段による移動箇所を有する装置において、該移動箇所を移動させた際、該移動箇所が移動経路内にある物体に誤って衝突しないよう安全対策がされていることが多くある。例えば、特許文献１に示される例では、移動する装置にレーザ光を用いた距離測定用センサを取り付け、センサが検出する距離が設定値以内になったとき衝突の危険を示す警報を発する衝突防止装置が記載されている。

また、例えば特許文献２では、移動する装置に歪みを検出するセンサを取り付け、検出した歪みが所定値以上になったとき移動する装置の移動を停止する衝突防止装置が記載されている。特許文献１の例では、移動する装置の移動方向が多方向にわたる場合は、複数の距離測定用センサをそれぞれ向ける方向を変えて取り付ける必要があるため装置のコストがＵＰするという問題があるが、特許文献２の例では、移動する装置の移動が多方向にわたる場合でも、歪みを検出すれば移動を停止することができるので取り付けるセンサは１つでよく、大幅なコストＵＰは抑えられる。
特開平５−８７９３０号公報 特開２００２−３９７３９号公報

しかしながら、従来の方法は移動する装置が高速で動く場合、センサが歪みを検出してから装置の移動が停止するまでにある程度の移動が存在するため、移動する装置に精密な機器が含まれている場合などは、移動する装置に影響が発生する可能性があるという問題がある。

本発明は、このような事情に鑑みてなされたもので、移動する装置が高速で動く場合であっても、移動する装置の筐体に発生する歪みによる影響が移動する装置内の機器に及びにくい衝突防止装置を提供することにある。

請求項１記載の衝突防止装置は、移動対象装置を覆う筐体と、筐体に生じた歪みを検出する歪みセンサと、歪みセンサが検出した歪みが所定以上になった場合に移動手段を停止させる制御手段とを備え、筐体と移動対象装置とが、移動手段の機構部で接続されていることを特徴とする。

請求項２記載の衝突防止装置は、筐体に所定の大きさまで力を伝達し、所定の大きさ以上の力を伝達しないダンパーを、筐体に備えたことを特徴とする。

請求項３記載の衝突防止装置は、ダンパーが、ダンパー本体又はダンパー本体に出入可能に設けられた当接部材に磁石を備え、当接部材に力が加わった場合、磁石の磁力により所定の大きさの力が加わるまで当接部材の押入を抑え、所定の大きさ以上の力が加わると磁力に抗して当接部材が押入されることを特徴とする。

請求項４記載の衝突防止装置は、ダンパーが、ダンパー本体又はダンパー本体に出入可能に設けられた当接部材に弾性部材を備え、当接部材に力が加わった場合、弾性部材の弾力により所定の大きさの力が加わるまで当接部材の押入には当接部材に加わる力の反作用の力が働き、所定の大きさ以上の力が加わると弾力が消失して当接部材の押入には反作用の力も働かなくなることを特徴とする。

請求項１の発明によれば、移動対象装置を覆う筐体と、筐体に生じた歪みを検出する歪みセンサと、歪みセンサが検出した歪みが所定以上になった場合に移動手段を停止させる制御手段とを備え、筐体と移動対象装置とが、移動手段の機構部で接続されていることから、移動対象装置が高速で動く場合であっても、移動対象装置を覆う筐体に発生する歪みによる影響が移動対象装置内の機器に及びにくいようにすることができる。

請求項２、請求項３及び請求項４の発明によれば、筐体に所定の大きさまで力を伝達し、所定の大きさ以上の力を伝達しないダンパーを筐体に備えたことから、移動対象装置が高速で動く場合であっても、移動対象装置を覆う筐体に発生する歪みが所定以上発生せず、歪みによる影響が移動対象装置内の機器にさらに及びにくいようにすることができる。

以下、本発明の形態について図面を参照しながら具体的に説明する。本発明の形態における衝突防止装置は、移動箇所を有する装置における移動箇所の衝突を防止するためのものである。本発明の実施の形態においては、移送箇所を有する装置の一例として、移動式３次元形状測定装置を用いて衝突防止装置の説明を行う。尚、移動式３次元形状測定装置はあくまでも一例であり、本発明の形態における衝突防止装置は、移動箇所を有する装置において移動箇所の衝突を防止する必要があるあらゆる場合に適用できる。

図１は、本発明に係る移動式３次元形状測定装置の斜視図である。図２は、同移動式３次元形状測定装置のアーム装置への３次元形状測定装置の取り付けを示す説明図である。図３は、同移動式３次元形状測定装置の筐体に取り付けた歪みセンサの動作を示す説明図である。図４は、同移動式３次元形状測定装置の筐体にダンパーを取り付けた状態を示す説明図である。図５は同ダンパーの一例を示す説明図、図６は同ダンパーの動作を示す説明図である。図７は、同ダンパーの動作に伴う歪み量の変化を示すグラフである。

図１において、移動式３次元形状測定装置１は、移動手段である移動装置１０により、３次元形状測定装置３０を移動しつつ測定対象物ＯＢの３次元表面形状を測定する装置である。それぞれの装置はコントローラ１６により制御され、コントローラ１６は入力装置１８から入力される作業者の指示に基づいて制御を行う。具体的には、３次元形状測定装置３０は、コントローラに接続された入力装置１８から入力される作業者の指示により例えばレーザ光を用いて測定対象物ＯＢの３次元表面形状を測定すると共に、同測定した３次元表面形状を表す情報をコントローラ１６へ出力する装置である。

移動装置１０は、コントローラ１６に接続された入力装置１８から入力される作業者の指示により、３次元形状測定装置３０をＸ，Ｙ，Ｚ方向に移動すると共に３次元形状測定装置３０の移動位置を検出してコントローラ１６へ出力する装置である。移動装置１０は、平板状の台１２の両脇に起立する壁１４の上部に、摺動可能にアーム装置２０を備えている。

アーム装置２０は、３次元形状測定装置３０を移動装置１０に接続する装置である。具体的には、移動装置１０に上下動可能に設けられた棒状のアームの下端に平面方向に回転可能な関節２４が設けられ、この関節２４から下方に棒状のアーム２４ａが設けられている。このアーム２４ａの下端には、扇動方向に回転可能な関節２２が設けられ、この関節２２から下方に棒状のアーム２２ａが設けられている。アーム２２ａの下端には取付ナット２２ｂを介してさらに接続ロッド２８が接続されている。アーム装置２０は、作業者の入力装置１８からの指示により関節２２，２４を回転させることで、３次元形状測定装置３０の向きと位置を変えることができ、また、３次元形状測定装置３０の向きと位置を関節２２，２４に取り付けた回転センサにより回転角度として検出してコントローラ１６へ出力する。

そして、アーム装置２０の接続ロッド２８の下端には、３次元形状測定に必要な機器が内部に納められた３次元形状測定装置３０のフレーム３４が接続されている。また、３次元形状測定装置３０のフレーム３４を覆う筐体３２が設けられている。３次元形状測定装置３０の筐体３２は、アーム装置２０の先端の接続ロッド２８にあるフランジ２６を介して接続ロッド２８に接続されている。尚、筐体３２は、フレーム３４には直接接続されていない。すなわち、筐体３２と３次元形状測定装置３０のフレーム３４とが、移動手段の機構部である接続ロッド２８に、それぞれが接続されている。また、３次元形状測定装置３０のフレーム３４がアーム装置２０に接続される箇所の近傍の筐体３２には、歪みセンサ３６が取り付けられている。この歪みセンサ３６は通常の平面状の歪みセンサである。

このように構成された移動式３次元形状測定装置１装置において、作業者は入力装置１８からの指示により移動装置１０とアーム装置２０を駆動させて３次元形状測定装置３０の位置と向きを変え、測定対象物ＯＢの３次元形状を測定する。このとき、作業者が操作を誤り、３次元形状測定装置３０を移動装置１０の壁１４や台１２又は測定対象物ＯＢに衝突させてしまう可能性がある。

この衝突を防止するため、３次元形状測定装置３０のフレーム３４を覆う筐体３２に所定量以上の歪みが発生した際、移動装置１０とアーム装置２０の作業を停止するためのシステムが設けられている。筐体３２に発生した歪みは、３次元形状測定装置３０のフレーム３４がアーム装置２０に接続される箇所の近傍の筐体３２に取り付けられた歪みセンサ３６により検出される。図３に示すように、３次元形状測定装置３０が衝突した瞬間に筐体３２に生じる歪みは、横から衝突した場合でも下方から衝突した場合でも歪みセンサ３６により検出することができる。歪みセンサ３６が出力する信号は、コントローラ１６に入力され、コントローラ１６は歪みセンサ３６から入力される信号が所定値以上になると、移動装置１０およびアーム装置２０の作動を直ちに停止させる。これにより、３次元形状測定装置３０が衝突した瞬間で移動が停止するので、３次元形状測定装置３０は破損することはない。

しかしながら、３次元形状測定装置３０が高速で移動している場合は、歪み検出により移動装置１０やアーム装置２０の移動を停止しても、歪み検出から３次元形状測定装置３０が停止するまでの間に僅かながら移動が存在し、その移動分により発生した歪みは、３次元形状測定装置３０内の機器の精度に影響を及ぼす可能性がある。このため、前述のように、筐体３２は、アーム装置２０の先端の接続ロッド２８に接続され、３次元形状測定に必要な機器が内部に納められた３次元形状測定装置３０のフレーム３４も接続ロッド２８に接続されて、筐体３２がフレーム３４には直接接続されていない構造になっている。これにより筐体３２に発生した歪みは、アーム装置２０を介してのみフレーム３４に及ぶことになり、筐体３２に発生する歪みのフレーム３４内の機器への影響を大幅に抑えることができる。

また、３次元形状測定装置３０の移動がさらに高速である場合は、歪み検出から３次元形状測定装置３０が停止するまでの間の移動量は大きくなり、その移動量により発生した歪みは、図２に示すような構造の場合であってもフレーム３４内の機器への影響は大きくなる可能性がある。このため、図４に示すようなダンバー４０が筐体３２に取り付けられている。ダンバー４０は３次元形状測定装置３０が衝突を起こす可能性のある面に取り付けられている。

このダンバー４０は、円柱状の磁石４２と円筒状の鉄４４と鉄板４６と円柱状の棒４８と円筒状のダンパー本体５０とからなる。棒４８は、ダンパー本体５０に出入可能に設けられ、棒４８のダンパー本体５０側の端部には磁石４２が設けられている。また、ダンパー本体５０の棒４８が入る端の内壁には鉄４４が挿嵌されており、他端には開口を塞ぐように鉄板４６が設けられている。

このダンバー４０の棒４８（物体に対する当接部材）は、３次元形状測定装置３０が物体に衝突する直前に物体に当たり、当たった瞬間から棒４８には鉄板４６の方向に対して力が生じる。この力は、当たった瞬間から強さが上昇するが、図６（ａ）に示したように、力が所定の大きさになるまでは磁石４２とその周りを囲む位置にある円筒状の鉄４４の間に働く磁力のため棒４８は動くことはなく、この力は３次元形状測定装置３０の筐体３２に伝わり、筐体３２には歪みが発生する。この歪みは、歪みセンサ３６により検出されてコントローラ１６に出力され、歪み量が所定値に達するとコントローラ１６は移動装置１０とアーム装置２０の動作を停止する指令を出す。この段階で直ちに作動が停止することはなく、３次元形状測定装置３０は移動を続ける。

そして、棒４８に加わる力が所定の大きさを超えると図６（ｂ）に示したように棒４８は、磁石４２の磁力に抗して鉄板４６の方向に移動し、磁石４２と鉄板４６の間に発生する磁力により棒４８は移動するので、力が筐体３２に伝わらなくなり筐体３２の歪みは消える。そして、図６（ｃ）に示したように３次元形状測定装置３０が停止した段階では、円柱状の棒４８は物体に接触しておらず、筐体３２の歪みは消えたままである。

これにより、歪みセンサ３６による歪み検出により３次元形状測定装置３０の移動を停止させても、３次元形状測定装置３０の筐体３２に発生する歪みはある量以上発生しない。この最大の歪み量は磁石４２と鉄４４の間に発生する磁力を調整することにより調整することができるため、最大歪み量を作動停止させる歪み量よりも大きめになるよう調整することにより、３次元形状測定装置３０の筐体３２に発生する歪みのフレーム３４内の機器への影響をほとんどないようにすることができる。

図７は、最大歪み量を移動停止させる歪み量よりも大きめに調整した場合に３次元形状測定装置３０の筐体３２に発生する歪み量の変化を実線で示し、ダンバー４０を取り付けていない場合に発生する歪み量の変化を点線で示したものである。図７をみてわかるように、ダンバー４０を取り付けることで筐体３２に発生する歪み量を大幅におさえることができることがわかる。

尚、ダンパー４０では、磁石４２と鉄４４の間に発生する磁力により筐体３２に伝わる力を調整しているが、磁力以外により調整することも可能である。例えば、図８及び図９に示すダンパー６０は、弾性部材であるバネ６８ｃの弾力により、筐体３２に伝わる力を調整可能としたものである。

図８及び図９に示すダンパー６０は、上述のダンパー４０と同様に、円筒状のダンパー本体６４や円柱状の棒６２等で構成され、３次元形状測定装置３０が衝突を起こす可能性のある筐体３２の面に取り付けられる。ダンパー６０のダンパー本体６４には、棒６２が出入可能に設けられ、ダンパー本体６４の棒６２が挿入される側には、円盤状の蓋材６６が設けられている。棒６２のダンパー本体６４側の端部の周囲には、突起６２ｂが設けられ、また端部の突起６２ｂから離れた側面にも突起６２ａが設けられている。そして、蓋材６６の中心に穿設された孔６６ａに棒６２が貫通しており、孔６６ａの側面の軸方向に螺設された溝６６ｂに、突起６２ａが係合している。

また、ダンパー本体６４は、部分的に径が異なる孔６４ａ、６４ｃが穿設されている。棒６２側に大径の孔６４ｃが、反対側には小径の孔６４ａが設けられている。そして、孔６４ｃには、円筒形で外周に弾性部材であるバネ６８ｃが係合されたバネ取付部材６８が嵌め込まれている。このバネ取付部材６８の軸には棒６２が通過可能な径の孔６８ａが穿設され、孔６８ａの周囲には、棒６２の突起６２ｂが通過可能な溝６８ｂが穿設されている。また、ダンパー本体６４の孔６４ａにも棒６２の突起６２ｂが通過可能な溝６４ｂが穿設されている。

棒６２が押し込まれると、棒６２にある突起６２ａが溝６６ｂに沿って進むため、棒６２は回転しながらバネ取付部材６８を押す。このため最初は力がかかるが、棒６２が回転し、バネ取付部材６８に形成された溝６８ｂに棒６２にある突起６２ｂが合うと、力がほとんど加わらない状態で棒６２はバネ取付部材６８の孔６８ａを通り、突起６２ｂは溝６４ｂと合うのでそのまま棒６２はほとんど力が加わらないまま孔６４ａを通る。バネ取付部材６８が押し込まれるとダンパー本体６４の側面に挿嵌されたストッパ７０が伸び、バネ取付部材６８をバネ６８ｃが縮んだ状態のまま止めるので、ダンパー６０を元の状態に戻したい時は、押し込まれた棒６２を元の位置に戻した後、ストッパ７０を引いてバネ取付部材６８を元の位置に戻す。これで初期状態に戻すことができる。これによっても、先のダンパー４０と同様の効果がある。尚、弾力を生じるバネ６８ｃは、バネ以外の板バネやクッション材のような弾性部材であってもよい。

以上のように、本発明によれば、移動対象装置が高速で動く場合であっても、移動対象装置を覆う筐体に発生する歪みによる影響が移動対象装置内の機器に及びにくい衝突防止装置を提供することができる。

本発明に係る移動式３次元形状測定装置の斜視図である。 同移動式３次元形状測定装置のアーム装置への３次元形状測定装置の取り付けを示す説明図である。 同移動式３次元形状測定装置の筐体に取り付けた歪みセンサの動作を示す説明図である。 同移動式３次元形状測定装置の筐体にダンパーを取り付けた状態を示す説明図である。 同ダンパーの一例を示す説明図である。 同ダンパーの動作を示す説明図である。 同ダンパーの動作に伴う歪み量の変化を示すグラフである。 他のダンパーの部品展開図である。 同ダンパーの構造を示す説明図である。

符号の説明

１・・・・・移動式３次元形状測定装置
１０・・・・移動装置
１２・・・・台
１４・・・・壁
１６・・・・コントローラ
１８・・・・入力装置
２０・・・・アーム装置
２２・・・・関節
２２ａ・・・アーム
２２ｂ・・・組付ナット
２４・・・・関節
２４ａ・・・アーム
２６・・・・フランジ
２８・・・・接続ロッド
３０・・・・３次元形状測定装置
３２・・・・筐体
３４・・・・フレーム
３６・・・・歪みセンサ
４０・・・・ダンパー
４２・・・・磁石
４４・・・・鉄
４６・・・・鉄板
４８・・・・棒
５０・・・・ダンパー本体
６０・・・・ダンパー
６２・・・・棒
６２ａ・・・突起
６２ｂ・・・突起
６４・・・・ダンパー本体
６４ａ・・・孔
６４ｂ・・・溝
６４ｃ・・・孔
６６・・・・蓋材
６６ａ・・・孔
６６ｂ・・・溝
６８・・・・バネ取付部材
６８ａ・・・孔
６８ｂ・・・溝
６８ｃ・・・バネ
７０・・・・ストッパ
７２・・・・バネ

Claims (4)

1. 移動対象装置を移動手段によって移動させる装置に用いられる衝突防止装置において、
   該移動対象装置を覆う筐体と、
   該筐体に生じた歪みを検出する歪みセンサと、
   該歪みセンサが検出した歪みが所定以上になった場合に該移動手段を停止させる制御手段とを備え、
   該筐体と該移動対象装置とが、該移動手段の機構部で接続されていることを特徴とする衝突防止装置。
2. 前記筐体に所定の大きさまで力を伝達し、該所定の大きさ以上の力を伝達しないダンパーを、該筐体に備えたことを特徴とする請求項１記載の衝突防止装置。
3. 前記ダンパーが、
   ダンパー本体又は該ダンパー本体に出入可能に設けられた当接部材に磁石を備え、
   該当接部材に力が加わった場合、
   該磁石の磁力により前記所定の大きさの力が加わるまで該当接部材の押入を抑え、
   該所定の大きさ以上の力が加わると該磁力に抗して該当接部材が押入されることを特徴とする請求項２に記載の衝突防止装置。
4. 前記ダンパーが、
   ダンパー本体又は該ダンパー本体に出入可能に設けられた当接部材に弾性部材を備え、
   該当接部材に力が加わった場合、
   該弾性部材の弾力により前記所定の大きさの力が加わるまで該当接部材の押入には該当接部材に加わる力の反作用の力が働き、
   該所定の大きさ以上の力が加わると該弾力が消失して該当接部材の押入には該反作用の力も働かなくなることを特徴とする請求項２に記載の衝突防止装置。

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